Python срезы двумерных списков

Здравствуйте! Я продолжаю работу над пособием по python-библиотеке NumPy.

В прошлой части мы научились создавать массивы и их печатать. Однако это не имеет смысла, если с ними ничего нельзя делать.

Сегодня мы познакомимся с операциями над массивами.

Базовые операции

Математические операции над массивами выполняются поэлементно. Создается новый массив, который заполняется результатами действия оператора.

Для этого, естественно, массивы должны быть одинаковых размеров.

Также можно производить математические операции между массивом и числом. В этом случае к каждому элементу прибавляется (или что вы там делаете) это число.

NumPy также предоставляет множество математических операций для обработки массивов:

Полный список можно посмотреть здесь.

Многие унарные операции, такие как, например, вычисление суммы всех элементов массива, представлены также и в виде методов класса ndarray.

По умолчанию, эти операции применяются к массиву, как если бы он был списком чисел, независимо от его формы. Однако, указав параметр axis, можно применить операцию для указанной оси массива:

Индексы, срезы, итерации

Одномерные массивы осуществляют операции индексирования, срезов и итераций очень схожим образом с обычными списками и другими последовательностями Python (разве что удалять с помощью срезов нельзя).

У многомерных массивов на каждую ось приходится один индекс. Индексы передаются в виде последовательности чисел, разделенных запятыми (то бишь, кортежами):

Когда индексов меньше, чем осей, отсутствующие индексы предполагаются дополненными с помощью срезов:

b[i] можно читать как b[i, ]. В NumPy это также может быть записано с помощью точек, как b[i, . ].

Например, если x имеет ранг 5 (то есть у него 5 осей), тогда

• x[1, 2, . ] эквивалентно x[1, 2, :, :, :],
• x[. , 3] то же самое, что x[:, :, :, :, 3] и
• x[4, . , 5, :] это x[4, :, :, 5, :].

Итерирование многомерных массивов начинается с первой оси:

Однако, если нужно перебрать поэлементно весь массив, как если бы он был одномерным, для этого можно использовать атрибут flat:

Манипуляции с формой

Как уже говорилось, у массива есть форма (shape), определяемая числом элементов вдоль каждой оси:

Форма массива может быть изменена с помощью различных команд:

Порядок элементов в массиве в результате функции ravel() соответствует обычному "C-стилю", то есть, чем правее индекс, тем он "быстрее изменяется": за элементом a[0,0] следует a[0,1]. Если одна форма массива была изменена на другую, массив переформировывается также в "C-стиле". Функции ravel() и reshape() также могут работать (при использовании дополнительного аргумента) в FORTRAN-стиле, в котором быстрее изменяется более левый индекс.

Метод reshape() возвращает ее аргумент с измененной формой, в то время как метод resize() изменяет сам массив:

Если при операции такой перестройки один из аргументов задается как -1, то он автоматически рассчитывается в соответствии с остальными заданными:

Объединение массивов

Несколько массивов могут быть объединены вместе вдоль разных осей с помощью функций hstack и vstack.

hstack() объединяет массивы по первым осям, vstack() — по последним:

Функция column_stack() объединяет одномерные массивы в качестве столбцов двумерного массива:

Аналогично для строк имеется функция row_stack().

Разбиение массива

Используя hsplit() вы можете разбить массив вдоль горизонтальной оси, указав либо число возвращаемых массивов одинаковой формы, либо номера столбцов, после которых массив разрезается "ножницами":

Функция vsplit() разбивает массив вдоль вертикальной оси, а array_split() позволяет указать оси, вдоль которых произойдет разбиение.

Копии и представления

При работе с массивами, их данные иногда необходимо копировать в другой массив, а иногда нет. Это часто является источником путаницы. Возможно 3 случая:

Вообще никаких копий

Простое присваивание не создает ни копии массива, ни копии его данных:

Python передает изменяемые объекты как ссылки, поэтому вызовы функций также не создают копий.

Представление или поверхностная копия

Разные объекты массивов могут использовать одни и те же данные. Метод view() создает новый объект массива, являющийся представлением тех же данных.

Срез массива это представление:

Глубокая копия

Метод copy() создаст настоящую копию массива и его данных:

Строки и списки в Python состоят из элементов, занимающих свои нумерованные позиции в иерархии. К любому элементу, можно обратиться по его порядковому номеру — индексу. Отсчет начинается с нуля и ведется слева направо.

Индекс строки в Python

Строка представляет собой упорядоченный набор символов. Это значит, что каждый символ в строке занимает свое место — индекс. Например, у строки ‘string’, символ ‘s’ имеет индекс 0 и далее по порядку:

Первый по счету символ в строке всегда будет иметь индекс 0. Таким образом, обратившись по индексу к элементу, мы можем узнать его значение. В чем и состоит смысл индексов. У пробела, так же есть индекс.

Так мы получим всю строку целиком:

get_str = ‘это строка’
print(get_str)
это строка

А здесь, обратившись по индексу 5, получаем его значение — символ ‘t’.

get_s = ‘это строка’
print(get_s[5])
t

При обращении к несуществующему индексу, программа выведет ошибку.

get_s = ‘это строка’
print(get_s[10])
IndexError: string index out of range

Отрицательный индекс

Мы знаем точно, что у первого символа строки всегда будет индекс 0. А как насчет последнего символа? Ведь длина строки не всегда заранее известна. Для закрепления постоянного индекса для последнего символа, Python вводит понятие отрицательного индекса и предлагает вести отсчет наоборот, справа налево.

P y t h o n
-6 -5 -4 -3 -2 -1

get_last = ‘Python’
print(get_last[-1])
n

Срез строки в Python

Иногда требуется получить из строки не один символ, а сразу несколько по некоторой закономерности — первые 2, каждый 3-ий или 4 последних. Для этого существуют срезы. Мы выборочно срезаем нужные символы и обращаемся по срезу. Надо отметить, что физически срезанные символы, остаются на своих местах. Сама строка никоим образом не меняется, мы работаем со срезанными копиями.

Возьмем первые три символа у строки ‘срезы Python’. В параметрах передадим два индекса — начало и конец среза. При срезе первый индекс входит включительно, а второй индекс не входит в выборку.

slice = ‘срезы Python’
print(slice[0:3])
сре #символ ‘з’ не попал в выборку

Если не указаны начало или конец среза, то по умолчанию берётся первый или последний элемент коллекции.

slice = ‘срезы Python’
print(slice[6:])
Python #с индекса 6 и до конца

slice = ‘срезы Python’
print(slice[:5])
срезы #с начала строки до 5-го индекса включительно

slice = ‘срезы Python’
print(slice[:])
срезы Python #выводит строку целиком

Третьим параметром у срезов, может передаваться шаг.

slice = ‘срезы Python’
print(slice[::2])
сеыPto #выводит символы через один

Индекс списка в Python

Список — это упорядоченная коллекция нумерованных элементов, где первый элемент начинается с нулевой позиции. Когда мы обратимся к 4-ому элементу, то получим 12.

a = [2, 3, 5, 9, 12, 16]
print(a[4])
12

Правила для индексов у списка, похожие для индексов у строк:

• обращение к несуществующему элементу, выведет ошибку
• первый индекс равен 0, а последний индекс -1

Заменить элемент в списке

Существует принципиальная разница — элементы в списках в отличие от элементов в строках можно заменять, удалять или добавлять. Мы обращаемся по индексу в 3-му элементу в списке d и присваиваем индексу новое значение. В результате произошла замена — 7 поменялась на 10.

d = [1, 3, 5, 7, 8]
d[3] = 10
print(d)
[1, 3, 5, 10, 8]

Удалить элемент из списка

Элемент со значением 15 под индексом 2, вылетел из списка.

f = [11, 13, 15, 17]
del f[2]
print(f)
[11, 13, 17]

Срез списка в Python

Со срезами у списков дело обстоит точно так же, как и у строк. Делаем выборку со 2-го индекса по 4-ый, не включая сам 4-ый индекс.

b = [21, 32, 54, 90, 22, 46]
print(b[2:4])
[54, 90]

Вывод четных элементов списка

Выведем все четные элементы списка, используя срезы. Первым параметром передаем 1-ый индекс, во втором параметре пишем двоеточие (по умолчанию выведется последний элемент списка) и третьим параметром указываем шаг для выводимых элементов.

c = [21, 22, 23, 24, 25, 26, 27]
print(c[1::2])
[22, 24, 26]

Итоги

Ранее мы научились создавать строку, узнали, какие у строк есть методы. Сегодня вы научились по индексам и срезам находить значения. Но на этом, познания о строках не заканчиваются и все самое интересное, вас ждет впереди.

Копирование материалов разрешается только с указанием автора (Михаил Русаков) и индексируемой прямой ссылкой на сайт (http://myrusakov.ru)!

Добавляйтесь ко мне в друзья ВКонтакте: http://vk.com/myrusakov.
Если Вы хотите дать оценку мне и моей работе, то напишите её в моей группе: http://vk.com/rusakovmy.

Если Вы не хотите пропустить новые материалы на сайте,
то Вы можете подписаться на обновления: Подписаться на обновления

Если у Вас остались какие-либо вопросы, либо у Вас есть желание высказаться по поводу этой статьи, то Вы можете оставить свой комментарий внизу страницы.

Порекомендуйте эту статью друзьям:

Если Вам понравился сайт, то разместите ссылку на него (у себя на сайте, на форуме, в контакте):

Она выглядит вот так:

BB-код ссылки для форумов (например, можете поставить её в подписи):

Комментарии ( 0 ):

Для добавления комментариев надо войти в систему.
Если Вы ещё не зарегистрированы на сайте, то сначала зарегистрируйтесь.

Copyright © 2010-2020 Русаков Михаил Юрьевич. Все права защищены.

01: Максимум

Найдите индексы первого вхождения максимального элемента. Выведите два числа: номер строки и номер столбца, в которых стоит наибольший элемент в двумерном массиве. Если таких элементов несколько, то выводится тот, у которого меньше номер строки, а если номера строк равны то тот, у которого меньше номер столбца.

Программа получает на вход размеры массива n и m , затем n строк по m чисел в каждой.

Ввод	Вывод

02: Снежинка

Дано нечетное число n . Создайте двумерный массив из n × n элементов, заполнив его символами "." (каждый элемент массива является строкой из одного символа). Затем заполните символами "*" среднюю строку массива, средний столбец массива, главную диагональ и побочную диагональ. В результате единицы в массиве должны образовывать изображение звездочки. Выведите полученный массив на экран, разделяя элементы массива пробелами.

Ввод	Вывод

03: Шахматная доска

Даны два числа n и m . Создайте двумерный массив размером n×m и заполните его символами "." и "*" в шахматном порядке. В левом верхнем углу должна стоять точка.

Ввод	Вывод

04: Диагонали параллельные главной

Дано число n . Создайте массив размером n×n и заполните его по следующему правилу. На главной диагонали должны быть записаны числа 0. На двух диагоналях, прилегающих к главной, числа 1. На следующих двух диагоналях числа 2, и т.д.

Ввод	Вывод

05: Побочная диагональ

Дано число n . Создайте массив размером n×n и заполните его по следующему правилу:

Числа на диагонали, идущей из правого верхнего в левый нижний угол равны 1.

Числа, стоящие выше этой диагонали, равны 0.

Числа, стоящие ниже этой диагонали, равны 2.

Полученный массив выведите на экран. Числа в строке разделяйте одним пробелом.

Ввод	Вывод

06: Поменять столбцы

Дан двумерный массив и два числа: i и j . Поменяйте в массиве столбцы с номерами i и j и выведите результат.

Программа получает на вход размеры массива n и m , затем элементы массива, затем числа i и j .

Решение оформите в виде функции swap_columns (A, i, j) .

Ввод	Вывод

07: Симметричен ли массив?

Дано число n и массив размером n×n . Проверьте, является ли этот массив симметричным относительно главной диагонали. Выведите слово “ YES ”, если массив симметричный, и слово “ NO ” в противном случае.

Решение оформите в виде функции is_symmetric(A) .

Ввод	Вывод

08: k-я диагональ

Дан квадратный двумерный массив размером n×n и число k . Выведите элементы k -й по счету диагонали ниже главной диагонали (т.е. если k == 1 , то нужно вывести элементы первой диагонали, лежащей ниже главной, если k == 2 , то второй диагонали и т.д.).

Значение k может быть отрицательным, например, если k == -1 , то нужно вывести значение первой диагонали лежащей выше главной. Если k == 0 , то нужно вывести элементы главной диагонали.

Программа получает на вход число n , затем массив размером n×n , затем число k .

Ввод	Вывод

09: Транспонировать прямоугольную матрицу

Дан двумерный массив размером n×m . Симметричный ему относительно главной диагонали массив называется транспонированным к данному. Он имеет размеры m×n : строки исходного массива становятся столбцами транспонированного, столбцы исходного массива становятся строками транспонированного.

Для данного массива постройте транспонированный массив и выведите его на экран. Решение оформите в виде функции transpose(A) .

Ввод	Вывод

10: Транспонировать квадратную матрицу

Дан двумерный массив размером n×n . Транспонируйте его и результат запишите в этот же масссив. Вспомогательный массив использовать нельзя. Решение оформите в виде функции transpose(A) .

Ввод	Вывод

11: Поменять две диагонали

Дан квадратный массив. Поменяйте местами элементы, стоящие на главной и побочной диагонали, при этом каждый элемент должен остаться в том же столбце (то есть в каждом столбце нужно поменять местами элемент на главной диагонали и на побочной диагонали).

Решение оформите в виде функции swap_diagonals(A) .

Ввод	Вывод

12: Кинотеатр

В кинотеатре n рядов по m мест в каждом. В двумерном массиве хранится информация о проданных билетах, число 1 означает, что билет на данное место уже продано, число 0 означает, что место свободно. Поступил запрос на продажу k билетов на соседние места в одном ряду. Определите, можно ли выполнить такой запрос.

Программа получает на вход числа n и m. Далее идет n строк, содержащих m чисел (0 или 1), разделенных пробелами. Затем дано число k.

Программа должна вывести номер ряда, в котором есть k подряд идущих свободных мест. Если таких рядов несколько, то выведите номер наименьшего подходящего ряда. Если подходящего ряда нет, выведите число 0.

Ввод	Вывод

13: Прямоугольник Паскаля

Даны два числа n и m. Создайте массив n×m и заполните его по следующим правилам:

Числа, стоящие в строке 0 или в столбце 0 равны 1 ( A[0][j] = 1 , A[i][0] = 1 ). Для всех остальных элементов массива A[i][j] = A[i-1][j] + A[i][j-1] , то есть каждый элемент равен сумме двух элементов, стоящих слева и сверху от него.

Выведите данный массив на экран, отводя на вывод каждого элемента массива ровно 6 символов (см. пример).

Ввод	Вывод

14: Одномерный список в двумерный

Дан одномерный список из (n imes m) элементов. Сделайте из него двумерный список из (n) строк по (m) элементов в каждой.

Программа получает на вход числа (n) и (m). Во второй строке записано (nm) целых чисел через пробел.

Создайте двумерный список из данных чисел и выведите его на экран в виде двумерной таблицы, разделяя элементы одним пробелом.

Ввод	Вывод

15: Ходы коня

На шахматной доске стоит конь. Отметьте положение коня на доске и все клетки, которые бьет конь.

Программа получает на вход координаты коня на шахматной доске в шахматной нотации (то есть в виде “e4”, где сначала записывается номер столбца (буква от “a” до “h”, слева направо), затем номеру строки (цифра от 1 до 8, снизу вверх).

Клетку, где стоит конь, отметьте буквой “K”, клетки, которые бьет конь, отметьте символами “*”, остальные клетки заполните точками.

Выведите на экран изображение доски.

Ввод	Вывод

16: Ходы ферзя

Решите предыдущую задачу для ферзя. Ферзь обозначается буквой “Q”.

Ввод	Вывод

17: Заполнение змейкой

По данным числам n и m заполните двумерный массив размером n×m числами от 1 до n×m “змейкой”, как показано в примере. Выведите полученный массив, отводя на вывод каждого элемента ровно 4 символа.

Ввод	Вывод

18: Заполнение диагоналями

По данным числам n и m заполните двумерный массив размером n×m числами от 1 до n×m “диагоналями”, как показано в примере. Выведите полученный массив, отводя на вывод каждого элемента ровно 4 символа.

Ввод	Вывод

19: Поворот прямоугольного массива

Дан прямоугольный массив размером n×m. Поверните его на 90 градусов по часовой стрелке, записав результат в новый массив размером m×n.

Выведите получившийся массив. Числа при выводе разделяйте одним пробелом.

Ввод	Вывод

20: Поворот квадратного массива

Дан квадратный массив. Поверните его на 90 градусов по часовой стрелке. Результат запишите в этот же массив, вспомогательный массив использовать нельзя.

Выведите результат на экран, разделяя числа одним пробелом.

Ввод	Вывод

21: Таблица умножения

Даны числа n и m. Создайте двумерый массив размером n×m и заполните его таблицей умножения по формуле A[i][j] = i * j . При заполнении массива нельзя использовать вложенные циклы. Генератор списка также считается циклом.

Выведите получившийся массив на экран (при выводе можно использовать вложенные циклы), отводя на вывод каждого числа ровно 4 символа.

Ввод	Вывод

22: Заполнение в шахматном порядке

Даны числа n и m. Заполните массив размером n×m в шахматном порядке: клетки одного цвета заполнены нулями, а другого цвета — заполнены числами натурального ряда сверху вниз, слева направо. В левом верхнем углу записано число 1.

Выведите полученный массив на экран, отводя на вывод каждого элемента ровно 4 символа.

Ввод	Вывод

23: Заполнение спиралью

По данным числам n и m заполните двумерный массив размером n×m числами от 1 до n×m по спирали, выходящей из левого верхнего угла и закрученной по часовой стрелке, как показано в примере. Выведите полученный массив, отводя на вывод каждого элемента ровно 4 символа.

Тесты к этой задаче закрытые.

Ввод	Вывод

24: Сапер

На поле для игры в сапер клеточки с минами обозначаются символом “*”, а в каждой пустой клеточке записано число от 0 до 8, равное количеству мин в 8 клетках, соседних с данной.

Дан список мин на поле. Постройте по данному списку изображение поля.

Программа получает на вход числа N и M — количество строк и столбцов на поле, а также количество мин на поле K. Далее идет K пар чисел — координат мин. Первое число — номер строки, второе число — номер столбца.

Выведите изображение поля на экран, клетки при выводе разделяйте одним пробелом.

Тесты к этой задаче закрытые.

Ввод	Вывод

25: K-мерный список

Дано натуральное число (k). Сделайте (k)-мерный список размера 2 по каждому измерению, то есть общее число элементов в списке должно быть (2^k). Заполните список нулями.

Выведите результат при помощи функции print без дополнительного форматирования.

Ввод	Вывод

26: K-мерный список — 2

Дано натуральное число (k). Сделайте (k)-мерный список размера 2 по каждому измерению, то есть общее число элементов в списке должно быть (2^k).

Список заполните строковыми значениями по формуле: [ A[i_1][i_2]. [i_k] = mbox(i_1)+mbox(i_2)+. +mbox(i_k) ]

Например, если k == 4 , то A[0][0][1][0] == ‘0010’ .